Circuitos elétricos em guitarras - parte I - Captadores

Há meses tenho me controlado para evitar comprar mais equipamento (G.A.S atacando como sempre). Uma das estratégias que encontrei foi a de pesquisar como extrair diferentes timbres a partir do equipamento que já possuo. Umas das grandes linhas desta pesquisa se tornou a de tipos de ligação de captadores em uma guitarra, podendo adiquir vários timbres diferentes sem necessariamente mudar a guitarra ou mesmo a captação. Como essa linha é vasta, resolvi dividir em vários posts, em que este, o primeiro, tratará de um brevíssimo resumo do funcionamento de um captador e de princípios físicos de elétrica e ondulatória.

O experimento de Faraday

Pois bem, um experimento essencial para a compreensão da criação do captador de guitarra é responsável pela Lei de Indução de Faraday. Este cientista, Faraday, notou que era possível induzir corrente elétrica em um solenoide/bobina (sólido vazado formado por um fio condutor em torno de um eixo) ao oscilar o campo magnético em seu interior. Tal oscilação era gerada, no experimento, pelo descolamento de um imã, como mostra a figura ao lado.

A constituição de um captador single

Este princípio é usado nos captadores. Usando os captadores de uma bobina (singles e P90) tradicionais (de alnico) como exemplo, seus pinos são ímãs inseridos em uma bobina. As cordas metálicas, ao oscilar, interagem com os pinos, oscilando, também o campo magnético no interior da bobina. Como no experimento, isto promove a indução de corrente elétrica na bobina, que é transmitida até o jack. Imagine, agora, essa oscilação do campo magnético como uma onda: ora o campo magnético está forte, ora fraco; sobre e desce. Dessa forma, a transmissão de corrente elétrica também pode ser compreendida como a transmissão de uma onda, conceito que será importante daqui pra frente.

Pois bem, quando enrolamos duas bobinas em sentidos opostos (anti-horário e horário) e as colocamos sob a mesma variação de campo magnético (às mesmas cordas vibrando) o que acontece é que geramos duas ondas (uma para cada bobina) com fases opostas. A diferença de fase é a diferença de tempo ou distância entre duas ondas, que pode ser resumidamente explicada assim:

Ondas fora de fase

- Imagine duas ondas iguais caminhando juntas; subindo e descendo juntas. Agora imagine que uma começou a caminhar antes da outra. Elas estarão descompassadas, ou seja, quando umas estiver no topo (ou no vale) a outra não estará e vice-versa.

Quando as fases são opostas quer dizer que enquanto uma onda atinge seu pico, a outra atinge seu vale, e vice-versa. Acontece que quando duas ondas de fases opostas se encontram, se anulam. Pois é, muita física só pra explicar que duas bobinas enroladas em sentido contrário e sob a mesma vibração de cordas anulam frequências (ondas) entre si (desculpem mas achei que valia à pena explicar). 

Adição de ondas de fases opostas resultando em anulação

Figura-resumo das observações de Seth Lover - retirado do artigo da SD

Nas pesquisas de Seth Lover, na época engenheiro da Gibson, isso tinha um lado bom e um lado ruim. O lado bom é que resolvia o problema ao qual foi destinado a resolver: sumir com o ruído dos captadores de uma bobina (P90 no caso). Por outro lado, criava o problema do captador ficar mudo (anulação total das frequências). Ele observou, entretanto, que se a polaridade do ímã de uma das bobinas fosse invertida, apenas o sinal captado das cordas ficava com fase oposta. Consequentemente, concluiu, assim como muitos de vocês devem estar fazendo agora, que duas bobinas tivessem polaridade de ímã e enrolamento opostos, o ruído seria anulado e o sinais das cordas não. 

O captador humbucker

A última grande sacada deste gênio foi colocar um mesmo ímã para as duas bobinas, de forma que a posição de cada uma no captador fosse suficiente que os campos magnéticos em cada uma fossem opostos. Estava criado o humbucker, que vem de “buck the hum” (cancelar o zumbido)! Tudo isso está muito bem explicado neste  e neste artigos da Seymour Duncan.

Em guitarras tipo stratocaster, as posições 2 e 4 também apresentam cancelamento de ruídos pelo mesmo princípio, porém com o captador do meio apresentando enrolamento e ímã de polaridade reversos (já que não é um ímã só para duas bobinas), conhecido como RWRP (Reverse-Wound and Reverse Polarity). O mesmo acontece para as posições do meio de Telecaster e Les Paul (sim, dá pra fazer isso entre dois humbuckers). Todos esses timbres se incluem no timbre “fora de fase” (out-of-phase).

Além do conceito de fora-de-fase é necessário compreender o de série-paralelo. Revivendo, novamente, a física do colegial temos a resistência equivalente. Resistência equivalente é aquela que pode representar dois ou mais resistores em um circuito. Seu valor, entretanto, depende da forma que associamos estes resistores, podendo ser em série ou em paralelo. Quando em associados em série, a resistência equivalente aumenta (corresponde à soma de ambos), quando em paralelo, ela cai (seu inverso é a soma dos inversos das resistências associadas). Sabendo que bobinas são resistências e que quanto maior seu valor maior é o sinal de saída deles (sinal de entrada/ganho de entrada no amplificador ou pedais), associação em série nos dá um timbre com maior ganho e mais gordo e macio enquanto em paralelo nos dá um som de menor ganho, mais magro e brilhante. Tradicionalmente, as bobinas em um humbucker estão ligadas em série, enquanto a ligação padrão entre diferentes captadores (humbuckers ou não) numa mesma guitarra (Telecaster, Stratocaster, Les Paul) é em paralelo. A associação tradicional fora de fase (com cancelamento de frequências) e em paralelo (com queda da resistência) das posições 2 e 4, da Stratocaster, e meio, da Telecaster e Les Paul, explicam a pequena queda de ganho nestas posições.

Os primeiros circuitos que vocês verão nos próximos posts se resumem a diferentes associações entre captadores, entre bobinas em um mesmo captador e entre bobinas de diferentes captadores.

Nos vemos no próximo post!